Wie Sie durch digitale Simulation kostspielige Produktionsfehler vermeiden

Im Zuge der Digitalisierung im Maschinenbau fällt oft der Begriff "Digitale Simulation". Aber was genau verbirgt sich dahinter? Und wie können Sie durch digitale Simulation Fehler vermeiden? Wir geben Antworten.

Was bedeutet digitale Simulation?

Tatsächlich ist der Begriff mehrdeutig. Er wird in der Fachliteratur mind. für die drei folgenden digitalen Anwendungen verwendet:

  • die Simulation eines Fertigungsprozesses
  • die Simulation eines fertigen Produktes, z. B. im Hinblick auf seine Funktion, Stabilität usw.
  • die Simulation einer ganzen Produktionsstätte in Form eines digitalen Zwillings

Für diesen Artikel soll es vor allen Dingen um den ersten Fall, die Simulation eines Fertigungsprozesses gehen; für den typischen Anwender aus der Industrie ist dies das gängigste Einsatzverfahren für Simulationssoftware – und damit das mit den größten Einsparpotenzialen.

 

Wo kommt die digitale Simulation von Fertigungsprozessen zum Einsatz?

Prinzipiell gibt es kaum ein Herstellungsverfahren, das nicht simuliert werden könnte: Spritzgießen als Verfahren im Maschinenbau profitiert von entsprechenden Füllsimulationen; im Blechbereich sind anschauliche Umformsimulationen hilfreich; und natürlich kommen Simulationen auch beim klassischen Drehen und Fräsen zum Einsatz.

Sie sehen: Auch mit der Einschränkung auf Fertigungsprozesse kann digitale Simulation noch ganz unterschiedliche Vorgänge bezeichnen. Wir möchten deshalb anhand eines Beispiels genauer durchspielen, welche Vorteile die digitale Simulation in der Praxis bietet.

 

Praxisbeispiel: NC-Simulation

Mithilfe spezieller Software kann man das Verhalten von CNC-Maschinen im Maschinenbau simulieren; durch die Fertigungssimulation der Maschinencodes im Rechner lässt sich der reale Fertigungsprozess aus der Fabrikhalle auf den Schreibtisch holen. So entfällt das zeitintensive und kostspielige Einfahren der Maschine. Crashs und Maschinenausfälle treten, wenn überhaupt, nur noch virtuell auf – die teure Produktionstechnik nimmt keinen Schaden.

Sehr interessant ist das für Felder, in denen es um die Anfertigung von maßgeschneiderten Produkten in kleinen Stückzahlen geht; ein gutes Beispiel ist der Industrie-Modellbau für die Medizintechnik oder die Automotive-Industrie. Weil hier ständig neue Abläufe realisiert werden müssen, gibt es andauernd neue Fehlerquellen. Hinzu kommt, dass die Wahrscheinlichkeit von menschlichen Eingabefehlern steigt, je komplexer das angesteuerte Gerät ist; mehrachsige Fräsmaschinen, wie sie im CNC-Bereich eingesetzt werden, sind daher besonders gefährdet. Die digitale NC-Simulation verhindert, dass solche Fehler schlimme Konsequenzen für die Produktion nach sich ziehen.

 

Weitere Einsatzmöglichkeiten der digitalen Simulation

Die digitale Simulation ist aber nicht nur dazu geeignet, Fehler bei der Produktion zu vermeiden: Sie eignet sich auch für Variantenstudien bei der Entwicklung von elektrischen Komponenten und Systemen. Genauso lässt sich die Zuverlässigkeit von Steuerungssystemen erhöhen, indem die Abstimmung von fluidtechnischen, mechanischen oder elektrischen Antrieben verfeinert wird. Und sogar zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebssystem von Maschinen kann Simulationssoftware eingesetzt werden.

 

Software für die digitale Simulation

Wichtig bei der Auswahl einer Software ist die Anzahl der vorhandenen Schnittstellen. Sie sollten sicherstellen, dass Ihre zukünftige Simulationssoftware sowohl mit Ihren CAx-Tools als auch anderen Post-Processing-Programmen kompatibel ist. Ebenso sind offene Interface-Standards wie FMI ein Muss.

Im Regelfall bietet Ihnen eine Simulationssoftware bereits vorprogrammierte Modellbibliotheken an. Die vorgefertigten Elemente aus der Bibliothek können aber auch von Ihnen als Ausgangsbasis für eigene Varianten verwendet werden. Und auch komplett neue Elemente lassen sich vom User erstellen und in eigenen Bibliotheken verwalten.

So ausgerüstet erleben auch Sie bald die Vorteile der digitalen Simulation: Crashs gehören der Vergangenheit an; Einzelstücke und Modelle werden schneller gefertigt. Und mit den weiteren Einsatzmöglichkeiten der Software, sparen Sie nicht nur bei der Prävention, sondern testen auch Varianten und steigern die Anlagenproduktivität. Planen Sie allerdings, in naher Zukunft Ihre gesamte Produktion in Form eines digitalen Zwillings virtuell abzubilden, können Sie sich die Anschaffung ggf. sparen. Die noch umfassendere Zwillings-Software beinhaltet normalerweise auch Simulationsleistungen.

 

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